植物膠在卵石層鉆探中的應用

鄭州中核巖土工程有限公司 李建波 和錫鳳

植物膠在卵石層鉆探中的應用

鄭州中核巖土工程有限公司 李建波 和錫鳳

一、工程概述

某核電廠工程位于重慶市涪陵區，可研勘察所鉆進的ZK73號孔和回填區勘察所鉆進的H18號孔位于長江的Ⅱ級階地，Ⅱ級階地主要由卵石、圓礫、粉砂、粉土組成，卵石、圓礫含量約55%～75%，成分雜亂，密實，磨圓度好，研磨性強，分選差，卵石粒徑一般為5-10cm，最大粒徑約50cm，易塌孔。

可研勘察所鉆進的ZK73號孔于2007年5月1日開孔，2007年6月11日終孔，進尺28.50m，其中卵礫石層厚度為27.60m，鉆探采用膨潤土泥漿跟管鉆進，施工過程中極易掉塊、塌孔，致使無法跟管，鉆探效率低，材料消耗大。回填區勘察所鉆進的H18號孔于2008年1月8日開孔，2008年1月17日終孔，進尺33.60m，其中卵礫石層厚度為28.50m，中等風化粉砂質泥巖厚1.00m，本次鉆探采用CL植物膠配置成的低固相的漿液和金剛石單管跟管鉆進，施工過程中未出現掉塊、塌孔現象，跟管順利，在消耗較少材料的基礎上，順利完成了鉆探工作，鉆探效率較高。

二、鉆進施工方法

1．H18號孔開孔后采用ф130mm合金鉆具鉆進，鉆至4.10m后下入ф127mm套管，將上部粉質黏土護壁。

2．用ф110mm金剛石單管鉆具，鉆至20m，下入ф108mm套管。

3．用ф91mm金剛石單管鉆具鉆進，在鉆進過程中未發生掉塊、塌孔現象，順利穿透卵礫石層，進入中等風化粉砂質泥巖1米。

4．在跟管時如遇到飄石、孤石、套管下不去時，不能強行下套管，而應提出大管，進行掃孔后，重新下管，如果強行下管導致套管帽損壞將影響下一級配鉆具的通過。

5．因水泥與植物膠起化學反應，導致水泥不能凝固，在使用CL植物膠后，如遇到較大的裂隙，不能用水泥堵漏，而用投入黏土球加壓用濃漿掃孔方法堵漏。

三、泥漿配制

根據地層情況，選用CL植物膠做為低固相泥漿處理劑，是因為CL植物膠彈粘性、粘度高，失水量小，有良好的護壁作用，護壁抗巖粉效果好，且能保持孔內清潔，減少卡鉆、埋鉆事故，在松散破碎地層無需反復撈取沉淀巖粉及砂，減少了輔助時間，提高了鉆進效率。

1． 配方。CL植物膠的濃度一般為0.3%～0.8%，膨潤土的濃度為3%～5%，火堿濃度為膨潤土和CL植物膠總量的4%～6%，如遇特殊情況可增加CL植物膠的含量，另可增加0.2%的羧甲基纖維素，可進一步降低漿液的失水性，提高防塌效果。

2．配置方法。在攪拌機中加入定量的清水，將溶解的火堿倒入攪勻，同時開動攪拌機，均勻的將CL植物膠及膨潤土倒入攪拌，不可快速倒入，防止結固，致使攪拌不均勻（攪拌約20min），攪拌的同時注意觀察，當植物膠粉完全攪拌均勻，充分溶解后無結塊，方可將漿液倒入泥漿池。現場盡量讓回漿溝長一些，沉淀池大一點，一遍孔內排出的砂和巖粉有充分的沉淀時間。

3. 泥漿的管理。

⑴ 應有專人管理，隨時清理回漿溝及沉淀池內的砂和巖粉，保證泥漿的質量，密度在1.00g/cm3～1.20g/cm3之間，黏度在60s以上。

⑵ 注意觀察泥漿質量，如不符合要求時，及時配置新的漿液補充，如果發現漿液變質，及時更換。

⑶ 一般不準在泥漿坑內直接加入CL植物膠和膨潤土，直接加入易造成攪拌不均勻、結塊、堵住吸水籠頭，造成孔內事故，若發現吸水籠頭被堵，要及時清理。

⑷ 按時檢查含沙量，如含沙量高，及時更換漿液。

四、達到的目的

1. 短時間順利穿透卵礫石層，縮短了成孔的時間，提高了鉆探效率。

2. 加入CL植物膠配置成的低固相泥漿使用前后施工對比表，如表1所示。

表1 施工對比

3. 回填區勘察中，其余揭露到卵石層的鉆孔均采用了CL植物膠低固相泥漿，極少發生掉塊、塌孔等孔內事故。

五、施工中使用CL植物膠后的體會

1. CL植物膠具有彈粘性、粘度高、失水量小，具有良好的護壁、排粉效果，孔內清潔，對水敏地層有明顯的保護作用，減少了卡鉆、縮孔造成的孔內事故，在松散卵礫石層中，減少了反復撈取沉淀物，減少了輔助時間，提高了鉆探效率。

2. CL植物膠潤滑效果好，孔內阻力小，功率消耗降低，減少機械鉆具磨損，拆鉆桿、鉆具省力，降低了勞動強度。

3. 在松散層不需要全跟管鉆進，只需上部跟管下部裸孔鉆進，節省材料，降低成本。

4. 取芯效果明顯，因CL植物膠有明顯的護壁作用，使用金剛石鉆頭后，其單動性好，同心度高，穩定性強，使巖芯保持原狀結構，提高采取率到75%以上。

5. 由于對CL植物膠使用的時間短，CL植物膠的有些提點還未被完全掌握，還需要進一步積累經驗，加以總結。

六、結論

1. 植物膠有良好的護壁、潤滑性，對覆蓋層及水敏地層具有良好的護壁作用，提高鉆探效率，采取率可達到70%以上。

2. 植物膠的配制，應在現場進行，并在鉆探施工過程中不斷改進和總結。

3. 因水泥與植物膠起化學反應，導致水泥不能凝固，在使用CL植物膠后，如遇到裂隙，不能用水泥堵漏，而用投入粘土球加壓用濃漿掃孔方法堵漏。如果遇到較大的裂隙，必須用水泥封孔時，須用清水將孔內植物膠清洗干凈，以避免水泥不凝固造成封堵失敗。

4. 植物膠的配置攪拌必須均勻，全部溶解，方能達到效果，漿液配方不合理時，應該及時調整。

5. 失敗原因。施工前準備不足，攪拌不均勻，配方不合理，與水泥同時使用，未能達到合理的泥漿性能指標。